多层钢筋混凝土框架结构体系建筑工程设计计算书.doc

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1、燕山大学毕业设计任务书学院：建筑工程与力学学院 系级教学单位：土木工程系 学号学生姓名专 业班 级07级土木工程（房建）题目题目名称题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1. 初步的建筑方案设计；2. 结构方案的选择与结构布置；3. 构件截面初设计；4.结构体系在竖向荷载和水平荷载作用下的内力分析；5. 结构侧移计算及截面验算；6. 梁，柱，楼面板的设计；7. 基础

2、的设计；8. 节点的设计；9. 简单的概预算基本要求建筑方案合理，功能区分明确，平、立面布置正确，满足设计任务书的要求。建筑施工图表达全面，达到规定的深度，符合设计规范。框架结构内力分析和计算准确，图表完整，满足规定的计算工作量。结构施工图表达有一定深度，符合结构设计规范。绘制施工图共810张。完成简单的概预算。参考资料建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）；混凝土结构设计规范（GB 50010-2011）；建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）；建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；全国统一建筑工程基础定额；土木工程专业毕业设计指导。周 次123568911121

3、3141518应完成的内容准备相关毕业设计资料；设计初步建筑方案。确定结构方案；结构布置、截面估算、荷载统计；绘制结构布置图。次梁、楼板、楼梯设计，绘制配筋草图。一榀框架竖向荷载及水平荷载作用下的内力计算；绘制内力图；框架荷载效应组合；梁柱构件设计截面设计；基础设计计算；绘制施工图。施工图修改；输入计算书。毕业设计工程概预算。计算书与施工图修改打印、装订，准备答辩。指导教师： 职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要本设计主体为6层培训楼，总建筑面积约1300平方米。层高3.3米。主体采用框架结构体系，填充墙采用加气混凝土砌块墙，基础采用独立基础。在设计上，根据房屋的使用功能及建筑

4、设计的要求，主要考虑了防火疏散要求和抗震要求，进行了建筑平面，立面及剖面设计，并且绘制了框架梁柱、板和基础配筋图及平面结构布置图。在选型布置上，采用简单的矩形和对称布置增强结构的抗震性能。在结构计算上，主要进行了水平荷载和竖向荷载计算，主要采用了底部剪力法和弯矩二次分配法。水平荷载主要计算了风荷载和地震荷载。然后，对梁柱进行了内力组合和配筋计算。现浇板分了单向板和双向板进行计算。最后是独立基础的配筋计算。配房是两层采用框架结构体系，独立基础。配房与主体有100 mm的沉降缝。配房与主体之间结构上相互独立，但功能上相互补充。在概预算中，对一层结构进行了工程造价，对工程造价知识有了初步的认识和运用

5、。关键词框架结构 内力计算 内力组合 截面设计 工程造价AbstractThe main body of this design is a 6-story cultivating building, and the total floor area is about 1,300 square meters. The height of the floor is 3.0 meters. The main body uses the portal frame construction system, the packing wall uses the hollow clay block, and

6、the foundation uses the pile foundation.According to the house use function and architectural design request and mainly considering the fire resistance and dispersal request, the construction plane, the facade and the profile section plane design have been carried on. In addition, the matched chart

7、and the planar structure general arrangement have been drew up. This construction structural style is reasonable and clear, and the function of district is quite clear. It uses the rectangle and symmetrical style which is in favor of the resistance of earthquake.It is mainly about horizon and vertic

8、al calculating, and mainly uses the base-shear method and the method of secondary moment allocation. The horizon load consist of load of the wind and earthquake. Then, the internal force assemble is carried on. After that, the reinforcing steel bar of beam and column is calculate. The cast-in-place

9、slab consist of single way slab and two-way slab. At last, the pile foundation is calculated.The annex is two-story built, and uses framework construction and pile foundation. The annex and the main body is independent on construction, but their function is complementary.In the budget estimate, the

10、first floor is budgeted. For that, we have a preliminary knowledge of the budget estimate and take use of the knowledge.KeywordsFrame structure internal force calculation internal force combination section design budget estimate 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 工程概况11.3 设计资料11.4 主要结构材料21.5 设计内容21

11、.6 设计方法2第2章 结构布置及计算简图的确定32.1 结构布置32.2 确定梁柱截面尺寸32.3 计算简图的确定4第3章 荷载计算63.1 重力荷载计算63.1.1 恒荷载计算63.1.2 活荷载计算63.1.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算63.2 重力荷载代表值计算8第4章 构件设计104.1 楼板设计104.1.1 设计资料104.1.2 荷载设计值104.1.3 计算跨度104.1.4 弯矩计算104.1.5 截面设计134.2 楼盖板设计154.2.1 设计资料154.2.2 荷载设计值164.2.3 楼盖板计算164.2.4 截面设计184.3 楼梯设计204.3.1 设计资

12、料204.3.2 梯板设计214.3.3 平台板设计214.3.4 平台梁设计234.4 次梁设计254.4.1 荷载统计254.4.2 截面设计25第5章 横向水平荷载作用下框架内力及侧移计算285.1 框架侧移刚度的计算285.1.1 横向框架侧移刚度计算285.1.2纵向框架侧移刚度计算305.2 横向水平地震作用下框架内力及侧移计算315.2.1 横向自振周期计算315.2.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算325.2.3 水平地震作用下位移验算345.2.4 水平地震作用下框架内力计算。355.3 横向水平风荷载作用下框架内力及侧移计算415.3.1 风荷载标准值的计算415.3.2

13、 风荷载作用下的水平位移验算445.3.3 风荷载作用下框架结构内力计算44第6章 竖向荷载作用下框架结构内力计算496.1计算单元496.2荷载计算506.2.1 恒荷载计算506.2.2 活荷载计算516.3内力计算526.3.1 固端弯矩计算526.3.2 传递系数526.3.3 梁端剪力及柱轴力的计算55第7章 框架结构内力组合667.1 内力组合的相关系数667.1.1 结构抗震调整系数667.1.2 现浇框架支座负弯矩调幅667.2 框架梁的内力组合677.2.1 计算跨中最大弯矩677.2.2 支座端部弯矩687.3 框架柱的内力组合737.3.1 柱端弯矩和轴力组合737.3.

14、2 柱端弯矩设计值的调整737.3.3 柱端剪力设计值的调整73第8章 框架结构截面设计808.1 框架梁截面设计808.1.1 梁的正截面受弯承载力计算808.1.2 梁的斜截面受剪承载力计算828.2 框架柱截面设计848.2.1 剪跨比和轴压比验算848.2.2 柱正截面承载力计算848.2.3 柱斜截面承载力计算88第9章 基础设计909.1 设计资料909.2 设计内力909.3 A柱基础设计909.3.1 按轴心受压构件初步估计基础底面积909.3.2 验算持力层地基承载力919.3.3 抗冲切验算919.4 B、C柱联合基础设计939.4.1 确定基础底面宽度939.4.2 验算

15、持力层地基承载力939.4.2 计算基础梁内力949.4.3 梁板部分计算959.4.4 肋梁部分计算95第10章 工程造价文件98结论102参考文献103致谢104第1章 绪论1.1 课题背景本课题为XXXXXXX，结构形式为多层钢筋混凝土框架结构，基础为独立基础，以实现大学4年专业知识的综合应用。主要依据是材料力学、结构力学等力学基础，地基基础、钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、结构抗震专业知识，毕业设计任务书，以及建筑结构荷载规范(GB50009-2012)和建筑抗震设计规范(GB50011-2010)等设计规范。通过本设计，熟悉建筑结构设计的步骤及过程，掌握常用结构设计规范各常用设计图

16、集的应用，掌握多层钢筋混凝土框架结构设计的特点及优点，熟悉多层钢筋混凝土框架结构中个构件的设计计算，掌握节点的设计和具体构造。1.2 工程概况本工程为XXXXXXX，该建筑主要为油田内部人员提供培训场所，并设有一定住宿用房。结构形式为钢筋混凝土框架结构，平面布置分为主楼、配楼和联系楼，其中主楼六层，长度为51 m，宽度为30 m，高度为23.25 m；配楼二层，长度为15 m，宽度为16.2 m，高度为10.36 m；联系楼一层，长度为7.2 m，宽度为3 m，高度为5 m。设计使用年限为50年。1.3 设计资料1工程地质条件：自然地表1 m内为填土，填土下层为3 m厚砂质粘土，再下为砾石层。

17、砂质粘土允许承载力标准值为200 kN/m2。砾石层允许承载力标准值为300400 kN/m2。常年地下水位低于-10 m，水质对混凝土无侵蚀作用。场地类别为类。2基本风压：= 0.45 kN/m2，地面粗糙程度为A类地区，常年主导风向为东北风，年最高温度为35 最低温度为-15 。3基本雪压：= 0.25 kN/m2。4抗震设防烈度：7度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度值0.10 g。5建筑物类型：丙类。6抗震等级设计：三级。1.4 主要结构材料1混凝土强度等级：C25，C30。2钢筋：级，级，级钢筋。1.5 设计内容1初步的建筑方案设计。2结构方案的设计与结构布置。3构件截面初设

18、计。4结构体系在竖向荷载和水平荷载作用下的内力分析。5结构侧移计算及截面验算。6梁、柱、楼面板的设计。7基础的设计。8节点的设计。9简单的概预算。1.6 设计方法本次毕业设计采用人工手算方式进行，关键环节采用了如下计算方法：1楼盖设计：弹性理论方法。2次梁设计：弹性理论方法。3结构自振周期：顶点位移法。4水平地震作用：底部剪力法。5框架结构竖向荷载作用下的受力分析：弯矩二次分配法。6框架结构水平荷载作用下的受力分析：D值法。第2章 结构布置及计算简图的确定2.1 结构布置根据该工程的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，主楼结构共6层，层高3.3 m，填充墙外墙采用250

19、mm厚加气混凝土砌块墙，内墙采用200 mm厚加气混凝土砌块墙。门为钢门、窗为铝合金窗。楼盖和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120 mm厚。详细结构平面布置见建筑设计图。2.2 确定梁柱截面尺寸纵框架梁：mm，取mm，mm。横框架梁：mm，取mm，mm。次梁：mm，mm。柱截面：600 mm600 mm。现浇板厚：120 mm，满足。梁截面尺寸及混凝土强度等级见表2-1，其混凝土设计强度：C30（=14.3 N/mm2，=1.43 N/mm2）。表2-1 梁截面尺寸 / mm及混凝土强度等级层次混凝土强度等级主梁次梁墙下梁1墙下梁2墙下梁3墙下梁416C303006503006002

20、50600200500200450200400柱截面尺寸根据式： (2-1) (2-2)估算。由抗震规范可知该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值= 0.85，各层的重力荷载代表值近似取12 kN/m2，由建筑图可知边柱及中柱的负载面积分别为：7.23.6 m2和7.26 m2，得柱截面面积为边柱： mm2中柱： mm2取柱截面为正方形。边柱和中柱截面高度分别为446.7 mm和565 mm。故取柱截面尺寸为：600 mm600 mm。2.3 计算简图的确定根据地质资料，求得地层层高为4.5 m。基础采用柱下独立基础。框架结构计算简图如图2.1、图2.2所示，取顶层柱的形心线作为框架的轴线，

21、梁轴线取至板底，26层高度即为层高，取3.3 m；底层柱高取4.5 m。图2.1 横向框架计算简图图2.2 纵向框架计算简图第3章 荷载计算3.1 重力荷载计算3.1.1 恒荷载计算1屋面恒荷载标准值4厚高聚物改性沥青卷材防水层（三毡四油上铺小石子） 0.4 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m21:6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚 (0.03+0.165)/214=1.365 kN/m250厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.050.5=0.025 kN/m2钢筋混凝土基层 0.1225=3.0 kN/m2铝合金条板吊顶 0.12 kN/m2 屋面恒荷载 4.91

22、 kN/m22楼面恒荷载标准值30厚水磨石地面（10 mm面层，20 mm水泥砂浆打底） 0.65 kN/m240厚C20细石混凝土垫层 0.0425=1.0 kN/m2120厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3.0 kN/m2铝合金条板吊顶 0.12 kN/m2 楼面恒荷载 4.77 kN/m23边、中跨梁自重 0.30.625=4.5 kN/m23.1.2 活荷载计算上人屋面均布活荷载标准值 2.0+0.5=2.5 kN/m2楼面活荷载标准值 2.0 kN/m2走道活荷载标准值 2.5 kN/m23.1.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料、容重及粉刷等计算出单位长度

23、上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载，具体计算过程从略，计算结果见表3-1。表3-1 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/ mh/ m/ kNm3g/ kNmli/ mnGi/ kNGi/ kN1主梁0.30.65251.085.2656.6431494.21 2970.815.414398.03 0.30.4251.083.241.81481.65 次梁0.30.6251.084.867.23104.98 612349.92 墙下梁10.250.6251.084.057.26174.96 6.2125.11 6124.30 墙下梁20.20.5251.082.75.6115.

24、12 墙下梁30.20.45251.082.433.518.51 2.616.32 墙下梁40.20.4251.082.161.813.89 2.2314.26 1.62482.94 3.624186.62 柱0.60.6251.089.724.5421837.08 25主梁0.30.65251.085.2656.6431494.21 2970.815.414398.03 0.30.4251.083.241.81481.65 次梁0.30.6251.084.867.23104.98 612349.92 墙下梁10.250.6251.084.057.26174.96 6.2125.11 6124

25、.30 墙下梁20.20.5251.082.75.6115.12 墙下梁30.20.45251.082.433.518.51 2.616.32 墙下梁40.20.4251.082.161.813.89 2.2314.26 1.62482.94 3.624186.62 柱0.60.6251.089.723.3421347.19 6主梁0.30.65251.085.2656.6431494.21 2701.245.414398.03 0.30.4251.083.241.81481.65 次梁0.30.6251.084.867.23104.98 612349.92 续表3-1层次构件b/ mh/ m

26、/ kNm3g/ kNmli/ mnGi/ kNGi/ kN6墙下梁10.250.6251.084.057.26174.96 6.2125.11 6124.30 墙下梁20.20.5251.082.75.6115.12 墙下梁30.20.45251.082.433.518.51 2.616.32 墙下梁40.20.4251.082.161.813.89 2.2314.26 柱0.60.6251.089.723.3421347.19 注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2）梁长度取净长；柱长度取层高。外墙体为250 mm厚加气

27、混凝土砌块墙，外墙面贴砖（0.66 kN/m2），首层贴砖。其它层为涂料外墙面，并粘贴空心混凝土装饰（1.0 kN/m2），内墙面为20 mm厚抹灰，则外墙首层单位墙面重力荷载为：0.661.75+170.02=2.75 kN/m2外墙26层单位墙面重力荷载为：0.5+0.5+1.75+170.02=3.09 kN/m2内墙为200 mm加气混凝土砌块墙，两侧均为20 mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：1.4+170.022=2.08 kN/m2木门单位面积重力荷载为0.2 kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载为0.4 kN/m2。3.2 重力荷载代表值计算集中于各楼层标高处的重力荷载代表

28、值 图3.1 各点重力荷载代表值Gi计算过程见表3-2，计算结果见图3.1。表3-2 重力荷载代表值计算质点构件标准值 / kNm2或 / kNm面积 / m2或长度 / m系数重量 / kN总重/ kNG1恒荷载楼板4.771036.84945.54 13898.9所有梁2970.81 下一半柱918.54 上一半柱673.60 下一半外墙2.75356.16489.72 上一半外墙3.09356.16550.27 内墙2.081087.42261.79 活荷载走廊2.5 207.360.5259.20 楼板2.0 829.440.5829.44 G2G5恒荷载楼板4.771036.8494

29、5.54 13714.5所有梁2970.81 柱1347.19 外墙3.09356.161100.53 内墙2.081087.42261.79 活荷载走廊2.5 207.360.5259.20 楼板2.0 829.440.5829.44 G6恒荷载屋面4.911036.85090.69 10276.29所有梁2701.24 下一半柱673.60 下一半外墙3.09356.16550.27 下一半内墙2.081087.41130.90 活荷载上人屋面2.5 1036.800 雪荷载0.251036.80.5129.60 第4章 构件设计4.1 楼板设计4.1.1 设计资料混凝土强度等级C25，受

30、力钢筋为HRB335级钢筋，其它钢筋为HPB235级钢筋。4.1.2 荷载设计值恒荷载分项系数取1.2，因楼面活荷载标准值小于4.0 kN/m2，所以活荷载分项系数应取1.4，于是板：恒荷载设计值：kN/m2活荷载设计值：楼面：kN/m2走道：kN/m2荷载设计值：楼面：kN/m2，kN/m2kN/m2走道：kN/m2，kN/m2kN/m24.1.3 计算跨度内跨：（轴线间距离）；边跨：（轴线间距离）。各区格的计算跨度列于板计算表中。4.1.4 弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在作用下的跨中弯矩之和，混凝土的泊松比为，支座最大负弯矩为当支座固定是作用下的

31、支座弯矩。 根据不同的支撑情况，整个楼板可以分为B1B14区格板。楼板布置如图4.1所示。1双向板B1区格板，查表得，kNmkNmkNmkNm对于边区格板的简支边，取或。其余计算过程从略，计算结果见表4-1。表4-1 双向板弯矩计算表（连续板）区格B1B1B3B3B4B11B13B14l01 / m3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 1.7 1.6 1.6 l02 / m4.4 4.4 7.2 7.2 5.7 2.0 2.0 1.6 l01/l020.82 0.82 0.50 0.50 0.63 0.85 0.80 1.00 m14.102 4.643 7.664 5.633 4.935

32、0.885 0.772 0.543 m22.565 3.364 2.474 1.678 2.209 0.585 0.521 0.543 m1-8.142 -9.512 -11.616 -9.235 -8.584 -1.707 -1.449 -1.119 m1-8.142 0 -11.616 0 -8.584 -1.707 -1.449 -1.119 m2-6.286 -8.197 -7.987 -6.286 -6.308 0 -1.220 -1.119 m20 0 -7.987 -6.286 -6.308 -1.397 -1.220 -1.119 双向板弯矩计算（单块板）区格B8B9B9B10

33、B12B14l01 / m1.3 1.2 1.2 2.0 1.9 1.6 l02 / m1.8 1.8 1.8 2.5 2.1 1.6 m10.483 0.463 0.588 1.142 0.923 0.569 m20.262 0.463 0.305 0.634 0.654 0.466 注：其中B3板根据规范非固定隔墙的自重取每延长米墙重的1/3作为楼面活荷的附加值计入，kN/m2，kN/m2，kN/m2。2单向板B2区格板kNm跨中kNm其余计算过程从略，计算结果见表4-2。表4-2 单向板弯矩计算区格B2B2B5B6B7l / m2.42.41.51.81.8g / kNm-25.7245

34、.7245.7245.7245.724q / kNm-23.53.52.82.82.8MA=MB / kNm-2.214 -2.214 -0.799 -1.151 -1.151 跨中M / kNm4.428 4.428 1.598 2.301 2.301 4.1.5 截面设计1双向板截面有效高度：假定选用B8钢筋，则方向跨中截面的mm，方向跨中截面mm，支座截面为mm。对于周边与梁整体连接的双向板，由于在这两个方向受到支承构件的变形约束，整块板存在穹顶作用，使板内弯矩大大减少，鉴于这一有利因素，对于四边与梁整体连接的板，规范允许其弯矩设计值按下列情况进行折减：(1) 中间跨和跨中截面及中间支座

35、截面减少20%；(2) 边跨的跨中截面及楼板边缘算起第二支座截面，当时减小20%，当时减小10%，式中为垂直与楼板边缘方向的计算跨度，为沿楼板边缘方向板的计算跨度；(3) 楼板的角区格不折减。为便于计算，近似取，双向板截面配筋计算结果及实际配筋列于表4-3。经计算最小配筋率为240 mm2，满足。2单向板单向板计算及配筋结果见表4-4。经计算最小配筋率为240 mm2，满足。表4-3 双向板配筋 项目截面h0/ mmm/ kNmAs/ mm2配筋实有As/ mm2跨中B1l011004.102 143.93 B8200251.0 l02902.565 99.99 B8200251.0 B1l0

36、11004.643 162.91 B8200251.0 l02903.364 131.17 B8200251.0 B3l011007.664 268.91 B8150335.0 l02902.474 96.47 B8200251.0 B3l011005.633 197.64 B8200251.0 l02901.678 65.41 B8200251.0 B4l011004.935 173.14 B8200251.0 l02902.209 86.13 B8200251.0 B8l011000.483 16.93 B8200251.0 l02900.262 10.23 B8200251.0 B9l0

37、11000.463 16.26 B8200251.0 l02900.463 18.07 B8200251.0 B9l011000.588 20.62 B8200251.0 l02900.305 11.89 B8200251.0 B10l011001.142 40.05 B8200251.0 l02900.634 24.72 B8200251.0 B11l011001.138 39.94 B8200251.0 l02900.585 22.80 B8200251.0 B12l011000.923 32.37 B8200251.0 l02900.654 25.51 B8200251.0 B13l01

38、1000.772 27.08 B8200251.0 l02900.521 20.33 B8200251.0 B14l011000.543 19.07 B8200251.0 l02900.543 21.19 B8200251.0 B14l011000.569 19.95 B8200251.0 l02900.466 18.15 B8200251.0 支座1-1100-8.992315.51 B8150335.0 1-1100-12.097424.46 B8100503.0 续表4-3 项目截面h0/ mmm/ kNmAs/ mm2配筋实有As/ mm2支座3-3100-11.616407.58B810050